segunda-feira, abril 06, 2020

Os vírus não têm células, nem água, nem metabolismo. São organismos vivos?

Os vírus não têm células, nem água, nem metabolismo e a maioria nem tem DNA. São organismos vivos?  Esta deveria ser uma pergunta com uma resposta simples. A resposta pode ajudar-nos a compreender como a vida começou. Sabemos perfeitamente, e sem qualquer dúvida, que um elefante, uma flor ou uma pessoa são organismos vivos. São vida. Mas quanto aos vírus tudo se torna bem mais complexo.


A resposta depende da definição de Vida ou de um organismo vivo. A definição do que é VIDA é um problema é bem mais complexo do que se poderia imaginar e coloca-se por exemplo na área da astrobiologia em que é preciso saber o que é a vida para ser identificada para caso se encontre no outro planeta. Não basta ser algo que se reproduz e morre, porque isso é válido para o fogo, ou uma ideia, ou um ficheiro de computador. Para definir organismo vivo os biólogos têm-se debatido com um conjunto de condições:
  1. Tem homeostase, isto é necessita manter balanços de temperatura e compostos químicos dentro do seu organismo.
  2. Requer níveis complexos de organização molecular e celular.
  3. Pode reproduzir-se e multiplicar.
  4. Requer e utiliza energia
  5. Responde a estímulos externos.
  6. Adaptada-se ao ambiente.
  7. Evolui de forma darwiniana.
Contudo não existe uma definição consensual do que é a vida. Pessoalmente, eu uso a seguinte: Vida: organismo composto por moléculas complexas, e que evolui pela dinâmica darwiniana, ou seja multiplica-se, e pode sofre mutações, ser selecionado (por recursos ou outra limitação) e passar a sua informação genética.
Os vírus não têm metabolismo, não têm água, nem células, não mantém homeostase, não requerem energia, e não é claro se respondem a estímulos, mas nesta definição os vírus são indubitavelmente vida. São estruturas complexas e definitivamente conseguem replicar-se e adaptar-se ao ambiente, através de evolução. 
Coronavírus (DC/ Alissa Eckert, MS; Dan Higgins, MAM, https://en.wikipedia.org/wiki/Virus#/media/File:SARS-CoV-2_without_background.png)


Claro que os vírus não conseguem viver nem replicar sozinho e necessitam de outros organismos. Mas um parasita também necessita de um hospedeiro e ninguém contesta que se trata de um organismo vivo, mesmo que ainda não tenha condições de se reproduzir sozinho. Isso é válido para quase todos os organismos. Excepto a maioria das plantas e algumas bactérias, todos nos alimentamos de outros organismos e sem eles não sobreviveríamos. Para um parasita isso ainda é mais óbvio. Nós não precisamos de outros para a reprodução mas os outros são essenciais à nossa alimentação, logo sobrevivência. Nesse aspecto, um humano e um vírus não são diferentes.
Se os astronautas encontrassem vírus em Marte não hesitariam em afirmar que haviam encontrado vida. Diferente... mas vida ainda assim. O Prof. Vincent Racaniello na sua aula online de virulogia na Universidade de Columbia, sugere que os vírus têm duas fases: uma inerte e outra viva.
Os vírus têm material genético próprio. Richard Dawkins sugere que o RNA é a primeira forma de vida, uma molécula auto-replicadora. Isto não significa que os vírus foram o início da vida. A verdade é que não se sabe como a vida surgiu.



Animais, plantas fungos e bactérias
Vírus
Fogo
Software
Objecto inanimado (exemplo: pedra)
Podem reproduzir-se e multiplicar
Sim
Sim
Sim
Sim
Não
Requer e utiliza energia 
Sim
Não
Sim
Sim 
Não
Pode crescer
Sim
Não
Sim
Depende
Não
Tem homeostase, isto é necessita manter balanços de temperatura e compostos químicos dentro do seu organismo  
Sim
Não
Não
Não
Não
Possuem níveis complexos de organização molecular 
Sim
Sim
Não
Não. Mas precisa de hardware complexo
Não
Responde a estímulos externos
Sim
Discutível
Sim
Depende 
Não
Adapta-se e evolui pela dinâmica darwiniana
Sim
Sim
Não
Não
Não
Pode morrer
Sim
Não. Pode ser desactivados.
Sim
Sim
Não
Têm DNA
Sim
A maioria tem RNA. Alguns têm DNA
Não
Não
Não
Parcialmente compostos por água
Sim 
Não
Não
Não
Pode ter
Tem metabolismo
Sim
Não
Não
Não
Não
Têm célula(s)
Sim
Não
Não
Não
Não


Em suma, os vírus não são organismos vivos tradicionais, mas são vivos ainda assim.

Veja também: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Life

sábado, abril 04, 2020

Raros achados de dinossauros herbívoros no Jurássico da Lourinhã

Os paleontólogos descobriram na Lourinhã uma diversidade inesperada de dinossauros herbívoros raros, os ornitópodes, encontrando evidências para novas espécies ainda não batizadas.

Os dinossauros herbívoros, como saurópodes e estegossauros, são comuns no Jurássico Superior de Portugal, há cerca de 150 milhões de anos, e no resto do mundo. Contudo, há um terceiro tipo de herbívoros menos conhecido, muito menos comum nessa época: os dinossauros bípedes denominados ornitópodes. Os fósseis dos ornitópodes jurássicos são muito escassos, mas os cientistas suspeitam que esse grupo terá sido realmente muito mais diverso do que se pensa. "suspeitávamos e agora confirmamos que havia uma diversidade de ornitópodes em Portugal desconhecida até hoje", disse Filippo Maria Rotatori doutorando da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa e colaborador do Museu da Lourinhã, que sua dissertação de mestrado em paleontologia decidiu estudar todos os ossos e dentes destes animais na vasta coleção do Museu da Lourinhã, procurando mais pistas sobre esse grupo enigmático. "Estamos a descobrir os primeiros passos de um grupo que, mais tarde, tornou-se bem-sucedido, sendo um dos componentes dominantes dos ecossistemas cretácicos", acrescentou.

Filippo foi orientado pelos paleontólogos da Universidade Nova de Lisboa e Museu da Lourinhã, Octávio Mateus e Miguel Moreno-Azanza, coautores do estudo agora publicado na prestigiada revista internacional de acesso aberto Acta Palaeontologica Polonica.


"Esqueletos completos de ornitópodes são desconhecidos em Portugal, mas com o tempo, o nosso trabalho somava nas coleções do museu local mais de 50 dentes e ossos das arribas jurássicas da Lourinhã" disse Octávio Mateus, que liderou numerosas campanhas de campo ao longo dos anos. “Desses, o ornitópode mais completo, e maior, é o Draconyx loureiroi, um animal que em vida teria mais de 800 kg e está atualmente exposto no Dinoparque Lourinhã” acrescenta. Algumas pegadas sugerem ainda que existiam ornitópodes muito maiores na Lourinhã mas cujos ossos ainda não foram encontrados.










Este estudo demonstrou que durante o Jurássico Superior existiam três espécies de ornitópodes de tamanho pequeno a grande, todos descobertos no concelho da Lourinhã: o Draconyx, o Eousdryosaurus e pelo menos uma outra a ser designada, ou seja, que ainda não tem nome formal reconhecido pelos paleontólogos. Os autores confirmaram a presença de uma espécie não descrita e ainda desconhecida, claramente distinta das outras formas reportadas em Portugal e noutros lugares, permanecendo sem nome e aguardando a descoberta de novos fósseis que permitam a sua descrição. Além disso, os vestígios de alguns dos maiores indivíduos agora encontrados apresentam características anatómicas descritas anteriormente apenas em dinossauros mais recentes. O Filippo Rotatori testa agora se esta evidência, que apoia a ideia de que linhagens como a que inclui os famosos Iguanodon e Parasaurolophus, terão tido a sua origem na Europa.



Draconyx loureiroi Credits: Fabio Manucci, CC BY-NC.

A equipa descobriu que os ornitópodes de pequeno porte mostram proporções peculiares de elementos dos ossos dos membros, sugerindo que não eram animais adultos. "Nós queremos estudar a diversidade de espécies, assim como a paleobiologia dessas criaturas extintas. Procuramos descobrir como eles cresceram e se desenvolveram" afirmou Miguel Moreno-Azanza. Consistentemente com as espécies mais próximas, elas parecem passar por um longo estágio de crescimento contínuo durante sua vida. Isto significa que os ornitópodes tiveram um "período de adolescência" mais longo em comparação com outras espécies.

Os dinossauros ornitópodes de Portugal são interessantes para o estudo das faunas jurássicas, pois são semelhantes aos encontrados noutras partes da Europa, América do Norte e na África Central. Filippo Maria Rotatori quer provar agora a sua tese de doutoramento na mesma universidade, que durante o Jurássico, vários grupos de animais usaram a Ibéria como área charneira para dispersarem por estes diferentes continentes.









Miguel Moreno-Azanza, Filippo Maria Rotatori e Octávio Mateus no Museu da Lourinhã


Filippo Maria Rotatori, Miguel Moreno-Azanza and Octávio Mateus. 2020. New information on ornithopod dinosaurs from the Late Jurassic of Portugal. Acta Palaeontologica Polonica. https://www.app.pan.pl/article/item/app006612019.html

Old bones and new insights

Revealing the evolutionary history of Ornithopoda in Portugal


When it comes to dinosaurs, general public has in mind fearsome creatures like Tyrannosaurus rex or gargantuan long-necked animals like Brachiosaurus. The more experts will probably think of also about weird-looking creatures, like Stegosaurus or Ankylosaurus. Not many, or hardly anyone indeed, will think as first of the small and swift Hypsilophodon foxii or Dryosaurus altus. These animals are not remarkable in terms of size or any other feature, but they belong to a group of dinosaurs which is extremely successful in terms of number of species and temporal span. This group is called Ornithopoda, and comprises some famous dinosaurs such as the tube-crested Parasaurolophus walkeri or the spiked- thumb Iguanodon bernissartensis. These animals started off in the Middle Jurassic as small cursorial animals, and during their evolutionary history progressively increased in size. By the end of the Cretaceous, the group of ornithopods known as Hadrosauridae or duck-billed dinosaurs became an abundant component of the ecosystems and reached tremendous sizes. The Asian species Shantungosaurus giganteus for instance, with its 12 mts in length, could rival T. rex and other large carnivorous dinosaurs!



The diversity of sizes withitn the group Ornithopoda. Artwork from John Conway. Source: Wikipedia. 

But how these small and rare animals became so successful?

Trying to answer this question is the main focus of my PhD project, and among others, I am using Portuguese fossil record to solve this riddle. Recently, we managed to add another piece to this puzzle. The clues come from the Upper Jurassic Lourinhã Formation, outcropping around Lourinhã municipality. Studying the specimens collected by Lourinhã Museum in over 20 years of field-work, I and my co-authors managed to address the diversity of these animal. We studied isolated and fragmentary material, which is usually overlooked but can bear important scientific information.
We identified a quite diverse assemblage of species: some were small dog-sized animals; others were larger, reaching the size of a horse or more. In particular, some exceptionally large specimens caught our attention. Beside the size, we noted some features which closely resemble more species dated to Early Cretaceous than their coeval Late Jurassic relatives. This suggests that Europe may have had key-role in the evolutionary history of this group. To validate this hypothesis, we need to look at their extensive fossil record in its entirety, to find other clues.


The diversity of ornithopod dinosaurs recovered from the Upper Jurassic Lourinhã Formation. In this past ecosystem we identified large species resemble Early Cretaceous species (left) and smaller species (right) which are represented by juveniles. Artwork from Fabio Manucci, used with permission.  CC BY-NC

Further, these remains also allowed us to investigate the biology of Late Jurassic ornithopods. We noted that many of the specimens representing the smaller species in the collections of Lourinhã Museum were juveniles. This may indicate that these animals spent most of their lives in a ‘teenaging’ state, in which they underwent to very fast growth-rate not reaching a fully mature condition. This phenomenon is seen some closely related species. 
Many others questions are left open, which deserve further research in the near future. These are just the first steps of what is promising to be an exciting journey.




Bibliography

sexta-feira, abril 03, 2020

Biomechanics of sauropod dinosaurs

Biomechanics is the study of the structures, motions and mechanical properties of natural organisms. It is applied in different fields to develop new instruments or devices, such as engineering, medical applications, veterinary, etc... An example is the study of the walking abilities of geckos, which brought the scientists to look at the fingers of these lovely reptiles. The fingers are covered with microscopic hairs, or spatulae, each of these hairs generates adhesion force, and the sum of all the microscopic adhesion forces is more than the weight of the animal, allowing it to climb upside down on our ceilings. This application is being developed to produce gloves able to make a man climb on the glass.
  
Here is a photograph of a gecko on a glass.


In palaeontology the biomechanics is mainly used to estimate the forces acting on the bones while the animal was alive, with the aim to reconstruct its ecological niche and as method of comparison. Biomechanics is mainly based on Finite Element Analyses. FEA is a computer process that allows the simulation of the application of a force over a 3D model of an object. The model of the bones, in the case of palaeontology, is divided into microscopic cubes then it is imported into the software. The division in cubes is necessary to allow the computer to perform simple calculations. For each cube of the model, there are six vectorial equations per instant of the simulation, and each model is composed of thousands, or even millions, of cubes. The entire process could take weeks of simulations. The output of the simulation is the stress under which the object is subjected by the force applied. When the stress surpasses the value of resistance of the material of the object, the object breaks. This entire process saves lots of costs, since different simulations can be run on the same object virtually breaking it infinite times. The use of computer simulations in palaeontology is the only way to estimate these forces, since the original material components of the bones have been replaced during fossilization, in fact, if we would use a real fossil to perform the analyses we would obtain results coinciding with the properties of the rocks which compose the fossil, with no real meaning.


Simulation of an oscillation of a beam. The brighter the color the major deformation is affecting the beam



Why should we be interested in breaking sauropod dinosaur bones?


Sauropoda is a clade of dinosaurs that evolved during the Late Triassic, surviving to the latest Cretaceous, being among the most successful animal that ever inhabited Earth. Sauropod dinosaurs are one of the most intriguing and famous dinosaurs, characterized by their long neck, tails, and enormous bodies. These animals have achieved the largest dimensions among terrestrial vertebrates (Curry & Wilson, 2005). Only a few animals have achieved dimensions comparable to little/medium-sized sauropods: some species of hadrosaurid (duck-billed) dinosaurs and a handful of species of mammals. A comparable size nowadays would be an airliner of middle dimensions, and still, the masses of airliners would be smaller than the ones of some species of sauropod dinosaurs.


Estimated masses of a moose, an elephant a Tyrannosaurus rex, and different sauropod dinosaurs compared to a Boeing airliner.



Sauropod remains have been found in every continent and they reached the greatest diversity during the Late Jurassic, when different lineages were sharing the same environments. Despite at first sight the sauropod dinosaurs may seem all similar, sharing the elongated neck, tail and round bodies supported by columnar limbs, their shapes changed a lot during their evolution and created different lineages. The most diverse group and the longest to survive have been the Titanosauria, a group of sauropod dinosaurs that evolved from the Macronaria, during the Late Jurassic and survived to the end of the Mesozoic. This group of animals has achieved the largest dimensions among terrestrial vertebrates, with estimated masses more than 50 tonnes. The Macronaria, from which descends all the titanosaurian sauropods, includes one of the most famous dinosaur: Brachiosaurus. These taxa of sauropod dinosaurs are estimated to have maintained the neck in an inclined position, between 30° and 45°. Among Macronaria have been found also the smallest sauropod dinosaurs, like Europasaurus holgeri Sander et al., 2006, a relative of Brachiosaurus that inhabited Europe during the Late Jurassic, and the littlest sauropod known, Majarosaurus dacus (von Nopcsa, 1915), an insular dwarf titanosaur that inhabited Europe during the Late Cretaceous, that is estimated to weigh around 900kg as an adult. Though the most famous group of sauropod dinosaurs may be considered the family of Diplodocidae, with Diplodocus and the renowned Brontosaurus. This family was most diverse during the Late Jurassic, but went extinct during the Early Cretaceous. The neck of these animals shows different adaptations compared to other sauropods, and it is estimated that the neck was held in a near-horizontal position, parallel to the ground, opposite to an elongated tail. The tail was elongated, counting up to 82 elements, and a joint study of engineers and paleontologists (Myrvhold & Currie, 1997) showed that the tail was able to reach supersonic speeds, hypothesizing the use as defensive weapon or sound maker device. 

These animals are extremely fascinating, having survived for more than 150 million years, being subjected to the pressure of natural selection and evolved in the largest terrestrial animals as well as evolved in insular dwarf forms. We, as a team, are interested to investigate how their skeleton was able to sustain such large bodies, and how the shape of the bones may have helped them be so successful in their evolutionary history.

References:
Curry Rogers, K., Ericsson, G.M., 2005. Sauropod histology. In: Curry Rogers, K.A.,Wilson, J.A. (Eds.), The Sauropods, Evolution and Paleobiology. University of California Press, Berkeley, pp. 303–326.
Lacovara, K., Lamanna, M., Ibiricu, L. et al. A Gigantic, Exceptionally Complete Titanosaurian Sauropod Dinosaur from Southern Patagonia, Argentina. Sci Rep 4, 6196 (2015). https://doi.org/10.1038/srep06196
Myhrvold, N., & Currie, P. (1997). Supersonic sauropods? Tail dynamics in the diplodocids. Paleobiology, 23(4), 393-409. doi:10.1017/S0094837300019801
Sander, P., Mateus, O., Laven, T. et al. (2006). Bone histology indicates insular dwarfism in a new Late Jurassic sauropod dinosaur. Nature 441, 739–741. https://doi.org/10.1038/nature04633

Nopcsa, F (1915). "Die Dinosaurier der siebenburgischen Landesteile Ungarns". Ungar. Geol. Reichsanst. 23: 1–26.


sexta-feira, março 27, 2020

Gruta na Arrábida mostra que os Neandertais também eram pescadores

Gruta na Arrábida mostra que os neandertais também eram pescadores. Além de alimentos de origem terrestre, os neandertais comiam peixes ósseos, tubarões, golfinhos, focas, tartarugas, imensos moluscos, e caranguejos conforme os registos da Gruta da Figueira Brava, na Arrábida, que datam de 86 a 106 mil anos atrás.
Sabia-se que os humanos neandertais eram exímios caçadores e comiam carne, mas este novo estudo em Portugal publicado na Science revela evidências de que os neandertais do Paleolítico Médio exploravam os recursos marinhos em escala semelhante à moderna Idade Média da Pedra associada à humanidade da África Austral.
O artigo “Last Interglacial Iberian Neandertals as fisher-hunter-gatherers” é assinado pelo famoso arqueólogo João Zilhão e seguido por D. E. Angelucci, M. Araújo Igreja, L. J. Arnold, E. Badal, Pedro Callapez, João Luis Cardoso, F. d’Errico, J. Daura, M. Demuro, M. Deschamps, C. Dupont, S. Gabriel, D. L. Hoffmann, Paulo Legoinha, H. Matias, A. M. Monge Soares, M. Nabais, P. Portela, A. Queffelec, F. Rodrigues, P. Souto. Vale a pena ler o artigo ver o material complementar de 171 páginas.
A familiaridade com o mar e seus recursos pode ter sido generalizada para os residentes no Paleolítico Médio. Essas descobertas acrescentam dimensões mais amplas à nossa compreensão do papel dos recursos aquáticos na subsistência dos seres humanos paleolíticos.

Gruta da Figueira Brava, na Arrábida (foto em Zilhão et al., 2020).
O curioso é que falta um registro da exploração regular de alimentos aquáticos na Europa neandertal embora os recursos marinhos aparecem com destaque ao lado de ornamentos pessoais, pintura corporal e desenhos geométricos lineares - na arqueologia no último interglacial africano.
A margem atlântica da Europa possui águas costeiras ricas em recursos. Da Escandinávia à França, no entanto, qualquer evidência para a última exploração interglacial de recursos marinhos teria sido perdida pelos subsequentes avanços da calota de gelo e pela submersão pós-glacial da ampla plataforma continental. Por outro lado, a plataforma muito íngreme da Arrábida, uma cadeia montanhosa do litoral 30 km ao sul de Lisboa, Portugal, permitiu que linhas costeiras existentes e submersas fossem preservadas a distâncias curtas. A Gruta da Figueira Brava, um dos locais de cavernas costeiras protegidas contra a erosão da Arrábida, oferece uma oportunidade singular para investigar se alguma acumulação considerável de restos de alimentos marinhos na Última Interglacial já existiu na Europa.
Figueira Brava fornece o primeiro registro de consumo significativo de recursos marinhos entre os neandertais da Europa. Os vieses tafonómicos e de preservação do local explicam por que esse tipo de registro não foi encontrado anteriormente na Europa na escala observada entre as populações africanas. Consistentes com evidências rapidamente acumuladas de que os neandertais possuíam uma cultura material totalmente simbólica, as evidências de subsistência relatadas aqui questionam ainda mais a lacuna comportamental que se pensava separá-los dos humanos modernos.

Veja nas notícias:
https://www.altmetric.com/details/78403527/news
https://science.sciencemag.org/content/367/6485/eaaz7943



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